Λίγα λόγια για τους κινητήρες των ηλεκτρικών αυτοκινήτων… [tech+blog]

Σε ένα συμβατικό αυτοκίνητο το σημαντικότερο στοιχείο του είναι η μηχανή του… και όχι το ρεζερβουάρ του!

Παρόλο που ο ηλεκτροκινητήρας είναι αυτός που κινεί ένα EV οι συζητήσεις για την ηλεκτροκίνηση αναλώνονται γύρω από τις μπαταρίες. Δικαιολογημένα, μιας και αυτές αποτελούν το στοιχείο που απαιτεί σημαντικές βελτιώσεις ως προς τον χρόνο φόρτισης και την προσφερόμενη αυτονομία. Ωστόσο, αυτό δε σημαίνει πως οι ηλεκτροκινητήρες δεν είναι εξίσου σημαντικοί.

Μάλιστα ο ηλεκτροκινητήρας έχει πολλά χαρίσματα και ένα από αυτά είναι η λειτουργία του ως γεννήτρια (με ανάστροφη πολικότητα). Και για όσους νομίζουν πως σε ένα υβριδικό ή ηλεκτρικό υπάρχουν δύο μοτέρ, όχι, είναι το ηλεκτρικό που καταναλώνει ενέργεια για την κίνηση του οχήματος ή την ανακτά κατά την επιβράδυνση.

Ένα άλλο θαυμάσιο προτέρημα του ηλεκτροκινητήρα είναι ο βαθμός απόδοσης του. Ένα συμβατικό μοτέρ εκμεταλλεύεται μόλις το 1/3 από την καύση του καυσίμου για την μετατροπή του σε ροπή και ισχύ. Η Toyota κατάφερε να φτιάξει ένα κινητήρα βενζίνης με απόδοση 40%. Ένα ηλεκτρικό μοτέρ έχει απόδοση πάνω από 90%.

Στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα χρησιμοποιούνται κυρίως τρεις τύποι ηλεκτρικών μοτέρ. Οι επαγωγικοί ασύγχρονοι δίχως ψήκτρες (Tesla Model S, Mercedes EQC, Audi E-Tron κ.α.), οι ασύγχρονοι με εξωτερικές ψήκτρες (Renault Zoe κ.α.) και ο σύγχρονος μόνιμου μαγνήτη (π.χ. Nissan Leaf, Tesla Model 3, BMW i3, Audi e-Tron). Ο τελευταίος τύπος είναι ο δημοφιλέστερος για ένα EV.

Οι επαγωγικοί κινητήρες ικανοποιούν περισσότερο τις απαιτήσεις για υψηλή ισχύ και για αυτό προτιμώνται στα μεγαλύτερα και βαρύτερα αυτοκίνητα. Επίσης είναι και κατασκευαστικά φτηνότεροι. Αν και υπάρχουν εξαιρέσεις (όπως η Jaguar i-Pace με σύγχρονα μοτέρ μόνιμου μαγνήτη), χαρακτηριστικό είναι πως το Tesla Model S έχει ασύγχρονο μοτέρ ενώ το Model 3 σύγχρονο. O τελευταίος έχει το πλεονέκτημα του ευκολότερου ελέγχου, είναι πιο κόμπακτ και ελαφρύτερος και πιο εύκολος στην ψύξη. Φυσικά σε κάθε περίπτωση μεγάλη σημασία λαμβάνουν τα ηλεκτρονικά ισχύος (PEM ή Power Electronics Module) που μετασχηματίζουν το συνεχές ρεύμα (DC) της μπαταρίας σε εναλλασσόμενο (AC).

Υπάρχουν αρκετές ομοιότητες ανάμεσα σε ένα μόνιμου μαγνήτη και σε έναν επαγωγικό. Και στους δύο υπάρχει ένας στάτορας με περιελίξεις γύρω από το κυλινδρικό κέλυφος με ένα ρότορα να περιστρέφεται στο μέσο. Σε έναν μόνιμου μαγνήτη ηλεκτροκινητήρα ο ρότορας αποτελείται από ισχυρούς μαγνήτες νεοδυμίου καθιστώντας μη αναγκαία την περιέλιξη χαλκού (στον ρότορα).

Τι είναι ο σύγχρονος ηλεκτροκινητήρας; Είναι ένας AC ρεύματος ηλεκτροκινητήρας στον οποίο η περιστροφή του ρότορα προηγείται της συχνότητας του ρεύματος και λειτουργεί ομαλά μόνο στην συχνότητα του ημιτονοειδούς ρεύματος πετυχαίνοντας σταθερή ταχύτητα από μηδενικό έως πλήρες φορτίο. Προσφέρουν μεγάλο έλεγχο στην ταχύτητα του άξονα τους.

Με πιο απλά λόγια: Όταν οι ηλεκτρομαγνήτες του στάτορα ενεργοποιούνται διαδοχικά από έναν ελεγκτή, ένα μαγνητικό πεδίο περιστρέφεται γύρω από το ρότορα. Τα μαγνητικά πεδία του ρότορα προσπαθούν να πιάσουν το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο και συγχρονίζονται στην ίδια φάση με τον ρότορα να περιστρέφεται. . Η διέγερσή τους τροφοδοτείται με συνεχές ρεύμα. Με άλλα λόγια υπάρχει σταθερή σχέση ανάμεσα στην περιστροφική ταχύτητα του ρότορα και της συχνότητας του ρεύματος.

Στους άλλους δύο ασύγχρονους (ή επαγωγικούς όπως ονομάζονται) τύπους ηλεκτροκινητήρα τόσο ο στάτορας όσο και ο ρότορας ενσωματώνουν αυλακώσεις με τύλιγμα και περιελίξεις δίχως μόνιμους μαγνήτες, αντίστοιχα. Εδώ το επαγωγικό μαγνητικό πεδίο παράγει συχνότητα που προηγείται τις περιστροφής του ρότορα. Η διέγερσή τους τροφοδοτείται με εναλλασσόμενο ρεύμα. Με άλλα λόγια η συχνότητα ρεύματος είναι ανεξάρτητη της ταχύτητας περιστροφής του κινητήρα. Σε κάθε περίπτωση οι ηλεκτροκινητήρες είναι αναστρέψιμες και μπορούν να λειτουργήσουν ως γεννήτριες.

Αξίζει να διαβάσετε:


Ετικέτες

Nίκος Ι. Mαρινόπουλος

Πρόκειται για τον δημιουργό και συντονιστή του καρότου με τις περισσότερες τεχνολογικές βιταμίνες σε όλον τον κόσμο!

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

Back to top button
Close
Close